Staattisen ja kineettisen kitkan voima – ongelmat ja ratkaisut

Ratkaistut ongelmat Newtonin liikelakien parissa – staattisen ja kineettisen kitkan voima

1. Kappale lepää vaakasuoralla lattialla. Staattinen kitkakerroin on 0.4 ja painovoiman kiihtyvyys on 9.8 m/s² . Määritä (a) Staattisen kitkan suurin voima (b) F:n pienin voima

Staattisen ja kineettisen kitkan voima – ongelmia ja ratkaisuja 1

Ratkaisu

Staattisen ja kineettisen kitkan voima – ongelmia ja ratkaisuja 2

Tunnettu:

Massa (m) = 1 kg

Staattinen kitkakerroin (μs ) = 0.4

Painovoiman kiihtyvyys (g) = 9.8 m/ s²

Paino (w) = mg = (1 kg)(10 m/s² ) = 10 kg m/s² = 10 Newtonia

Normaalivoima (N) = w = 10 Newtonia

Etsitään:

(a) Staattisen kitkan suurin voima (b) F:n pienin voima

ratkaisu:

(a) Staattisen kitkan suurin voima

fs = μsN​​​

fs = (0.4)(9.8 N) = 3.92 Newtonia

(b) F:n vähimmäisvoima

Jos kappaleeseen kohdistetaan voima F, mutta se ei liiku, lattian on kohdistettava kappaleeseen staattinen kitkavoima. Jos kappale alkaa liikkua ja staattinen kitkavoima ylittyy, on oltava kineettisen kitkan voima. Kappale alkaa liikkua, jos F on suurempi kuin staattisen kitkan suurin voima.

Joten pienin voima F = staattisen kitkan maksimivoima = 3.92 Newtonia.

[irp]

2. Voima F vetää 1 kg:n laatikkoa vaakasuoraa pintaa pitkin, joten laatikko liikkuu vakionopeudella. Jos kineettinen kitkakerroin on 0.1, määritä voiman F suuruus! (g = 9.8 m/ s² )

Staattisen ja kineettisen kitkan voima – ongelmia ja ratkaisuja 3

Tunnettu:

Kineettinen kitkakerroin ( μk ) = 0.1

Laatikon massa (m) = 1 kg

Painovoiman kiihtyvyys (g) = 9.8 m/ s²

Paino (w) = mg = (1 kg)(9.8 m/s² ) = 9.8 kg m/s² = 9.8 Newtonia

Normaalivoima (N) = w = 9.8 Newtonia

Etsitään : F

ratkaisu:

Newtonin ensimmäinen laki sanoo, että jos kappaleeseen ei vaikuta nettovoima, jokainen kappale pysyy lepotilassaan eli vakionopeudella suorassa linjassa.

Jos kappale liikkuu vakionopeudella , ei siis voida vaikuttaa nettovoimaa ( Σ F = 0) . Voima F kohdistetaan kappaleeseen oikeaan suuntaan, joten kineettisen kitkan voima kohdistetaan kappaleeseen vasemmalle.

∑ F = 0

F – fk = 0

F = fk

Kineettisen kitkan voima:

f k = μ k N = (0.1) (9.8 N) = 0.98 Newtonia

kappale liikkuu vakionopeudella, F = fk = 0.98 Newtonia

[irp]

3. Kappale liukuu kaltevaa tasoa pitkin vakionopeudella. Määritä kineettinen kitkakerroin ( μk ) . g = 9.8 m/ s²

Staattisen ja kineettisen kitkan voima – ongelmia ja ratkaisuja 4

Ratkaisu

Staattisen ja kineettisen kitkan voima – ongelmia ja ratkaisuja 5

w = paino, w x = painon vaakasuora komponentti, pisteet kaltevuuden suuntaisesti, w y = painon pystysuora komponentti, kohtisuorassa kaltevaan tasoon nähden, N = normaalivoima, f k = kineettisen kitkan voima.

Tunnettu:

Massa (m) = 1 kg

Painovoiman kiihtyvyys (g) = 9.8 m/ s²

paino (w) = mg = (1 kg)(9.8 m/s² ) = 9.8 kg m/s² = 9.8 Newtonia

w x = w sin 30 0 = (9.8 N)(0.5) = 4.9 Newtonia

w y = w cos 30 0 = (9.8 N)(0.5) √ 3 = 4.9 √ 3 Newtonia

Normaalivoima (N) = w y = 4.9 √ 3 Newtonia

Etsitään : kineettinen kitkakerroin ( μk )

ratkaisu:

Kappale liukuu kaltevaa tasoa pitkin vakionopeudella siten, että nettovoima = 0.

∑ F = 0

w x – f k = 0

w x = f k

w x = μ k N

5 = μk ( 5 √ 3 )

μ k = 5 / 5 √ 3

μk = 1 / √3

μ k = 0.58

[irp]

[wpdm_paketin tunnus='472']

  1. Massa ja paino
  2. normaali vahvuus
  3. Newtonin toinen liikelaki
  4. Kitka voima
  5. Liike vaakasuoralla pinnalla ilman kitkavoimaa
  6. Kahden kappaleen liike samalla kiihtyvyydellä karkealla vaakasuoralla pinnalla kitkavoiman avulla
  7. Liike kaltevalla tasolla ilman kitkavoimaa
  8. Liike karkealla kaltevalla tasolla kitkavoiman avulla
  9. Liike hississä
  10. Naruilla ja väkipyörillä yhdistettyjen kappaleiden liike
  11. Kaksi kappaletta, joilla on sama kiihtyvyys
  12. Tasaisen käyrän pyöristäminen – ympyräliikkeen dynamiikka
  13. Kallistuneen käyrän pyöristäminen – ympyräliikkeen dynamiikka
  14. Tasainen liike vaakasuorassa ympyrässä
  15. Keskihakuinen voima tasaisessa ympyräliikkeessä

Tulosta ystävällinen, PDF ja sähköposti

Jätä kommentti